Пробој у соларној фотолизи воде за производњу водоника!

Увођење стратегија „угљичног максимума“ и „неутралног угљеника“ довело је до смањења емисије угљеника, при чему је водоник атрактивна опција као чисто гориво. С друге стране, водоник је такође потребан за многе хемијске процесе, као што је производња ђубрива. Међутим, водоник се тренутно добија углавном кроз конверзију воде и гаса, процес који не само да ствара велике емисије угљеника, већ и троши велике количине топлотне енергије.

Природна фотосинтеза (биљке које користе сунчеву светлост за добијање атома водоника из воде) је добро позната, али постоји ли техника „вештачке фотосинтезе“ за добијање водоника? Фотокаталитичка производња водоника заснована на тоталној хидролизи је еколошки прихватљива и одржива технологија која троши само сунчеву светлост и воду и не производи никакве емисије угљеника, због чега тренутно привлачи велику пажњу. Међутим, ниска ефикасност конверзије соларне у водоник (СТХ) тренутних фотокаталитичких ТХМ-а ограничава њихову практичну примену.

Имајући ово на уму, тим професора Јонезаве са Универзитета у Мичигену развио је стратегију за постизање ефикасности СТХ до 9,2 процента користећи чисту воду, концентровану сунчеву светлост и фотокатализатор индијум галијум нитрида, који опонаша кључне кораке у природној фотосинтези. Експерименти на отвореном показују да представља велики корак напред за технологију, јер је скоро 10 пута ефикаснији од упоредивих експеримената за цепање соларне воде. Конкретно, истраживачи су показали да фотокаталитичка потпуна дезинтеграција воде на ИнГаН/ГаН површинама не само да промовише реакцију распадања воде унапред, већ и инхибира обрнуту реакцију комплексирања водоник-кисеоник кроз инфрацрвени термални ефекат који генерише фокусирана сунчева светлост високог интензитета, омогућавајући ИнГаН наножице да покажу изузетно високу фотокаталитичку ефикасност укупне дезинтеграције воде. Резултати истраживања објављени су у најновијем издању часописа Натуре под насловом „Ефикасност соларне на водоник од више од 9 процената у фотокаталитичком цепању воде“.